“无论是探索商用飞机完整的研制经验,还是打造中国具有与欧美航空强国同等水平的商用飞机适航审定能力,所有这一切的改变,都从ARJ21-700飞机开始。”
11月29日,中国商用飞机有限责任公司在上海举行仪式,庆祝首架ARJ21-700飞机交付成都航空公司。这是中国商飞开发的国产支线喷气飞机的首次交付。
这不仅为ARJ21-700飞机13年的研制之路画上了句号,也标志着国产民机商业航空时代的来临,更标志着我国走完了喷气式支线客机设计、试制、试验、试飞、取证、生产、交付的全过程,具备了喷气式支线客机的研制能力和适航审定能力。
ARJ21-700项目总指挥罗荣怀说:“无论是探索商用飞机完整的研制经验,还是打造中国具有与欧美航空强国同等水平的商用飞机适航审定能力,所有这一切的改变,都从ARJ21-700飞机开始。”
10-9是百年商业航空用血的教训换来的安全性标准,虽然10-9是以行业标准的形式存在,但归根结底,它代表的是企业的技术实力与道德心。
安全性之所以选择以10-9作为标准,因为这是公众、飞机制造商与航空运营商都能接受的行业安全水平,是飞机安全与经济性的最佳平衡点,也是ARJ21飞机自主知识产权的体现。
从事民机研制的人都知道这样一句话:研制什么飞机听市场的,如何研制飞机听适航的,而其中的核心就是要解开民机安全性的密码——10-9。
10-9是ARJ21-700飞机采用的安全性标准,也是国际航空器适航审定的标准,代表飞机在每飞行1小时内因系统出现故障造成飞机灾难性事件的平均概率是10-9,意味着“极不可能”。在ARJ21项目研制的13年里,所有人都在做一件事,就是解开10-9这个民机安全性密码,它不仅是我国在商用航空领域始终与商业成功隔岸观火的原因,也体现了我国成为航空强国的现实距离。
“对于飞机设计师来说,10-9是设计出来的;对于负责航空器适航审定的局方来说,10-9是验证出来的;而对于公众来说,10-9是选择航空出行的安全保障。”上海飞机设计研究院院长郭博智说。
假如,一个人每周一次往返于北京和上海之间,军机的安全性设计标准是20年发生一次机毁人亡的事故;商用飞机的安全性适航标准是2000年发生一次机毁人亡事故;而目前商用飞机技术水平实际能达到的是6000年发生一次机毁人亡事故。
“适航条款的标准若高于10-9则会造成飞机研制成本过于昂贵,导致公众坐不起飞机,从而限制了航空业的发展。”中国商飞公司副总经理赵越让解释说,“而低于这个标准则意味着在祖孙三代人中,必然有一个人会遭遇空难,这也是公众没有办法接受的。所以说,10-9是百年商业航空用血的教训换来的安全性标准,也是民机航空产业可持续发展的基石。”
虽然在这13年间,社会对于ARJ21-700飞机安全性的争议始终没有停止过,但是中国商飞的每一名飞机设计师、中国民用航空局的每一名适航审查代表却都对此充满信心。上海适航审定中心欧阳旭坡说:“因为,ARJ21-700飞机的安全性是设计赋予、制造实现、并被适航验证所确认的。”
“在ARJ21-700飞机的设计制作的完整过程中,我们对飞机假设的所有失效状态都用工程分析的办法来进行了评估,小到飞机的每一根导线、每一条管路以及每一个接插件,大到飞机的每个系统,以及系统综合后的整架飞机,并且建立了完整的安全性评估体系,这在国内商用飞机的研制中尚属首次。”上海飞机设计研究院飞机可靠性安全性专业的郭强介绍说,“所有这一些方法的探索与建立,都是从ARJ21这架飞机开始的。”
系统集成能力始终被看做是飞机制造商的核心竞争力,10-9也成为检验这种能力的标准。
“能否将所有的飞机失效状态找全,分析清楚,而且确定这些失效状态是真实发生的,这样的一个过程中还要始终保证实现飞机安全性与经济性的平衡点。”ARJ21-700飞机副总设计师修忠信表示,“所以,对于飞机设计师来说,10-9是设计出来的,也是ARJ21-700飞机自主知识产权的体现。”
随着航空技术的快速的提升,商用飞机已经慢慢的变复杂,与此同时,飞机的安全性标准也在持续提高,达到10-9的难度也在增加。
美国联邦航空局(FAA)计划到2025年将飞机事故的死亡人数减少到现在的一半,中国民用航空局(CAAC)也制订了类似的目标。要实现以上描述的目标,重要的途径就是逐步的提升适航规章的要求。
在ARJ21-700飞机研制的13年间,FAA与CAAC陆续出台了一系列新的适航条款和修正案,例如,要求飞机安装风切变探测系统、防撞系统和近地告警系统。中国商飞适航管理部高级顾问鲍盼麒介绍说:“20年前,不会有这些条款,它们的出现在提升安全性的同时,也抬高了进入商用航空领域的门槛,无疑也对ARJ21-700飞机的研制提出了挑战。”
“从2006年到2014年,ARJ21的审定基础经历了5次升级,审定条款也慢慢的变严酷,由于ARJ21-700飞机设计所采用的适航要求是目前国际上最新的适航要求,所以大部分条款的验证在国内都缺少完整的可借鉴的方法和程序。”ARJ21-700飞机副总设计师徐有成介绍说,“这就从另一方面代表着飞机研制的周期越长,带来的挑战也就越多,付出的成本也就越高。”
“我们用6年的时间来验证ARJ21飞机是不是达到了10-9,验证我们是不是破解了这个民机安全性密码,虽然过程艰难,但最终得到了局方的确认,获得了代表市场准入的适航证,保证了ARJ21-700飞机的安全。”中国商飞支线项目部部长谢灿军介绍说,“在我看来,10-9就是我们民机人对公众生命安全保证的工程阐释。”
“虽然10-9是以行业标准的形式存在,但归根结底,它代表的是企业的技术实力与道德心。”罗荣怀介绍说。
与世界知名的飞机制造商相比,作为没有型号研制经验的申请人,ARJ21项目面临着缺少工程经验数据所带来的挑战,我们不得已做更多的试验来积累工程数据。
在11年3个月的适航审定过程中,ARJ21-700飞机型号合格审定委员会成员、民航科学技术研究院适航研究所所长路遥经常在思考一个问题:什么才是好的局方?“适航审定代表的是国家信用,作为审定代表,我们首要关注的就是公众利益,但我们也有责任推动我们国家民机产业的发展与成熟。”
2011年4月,阎良试飞现场几乎所有的高层会议都围绕着一个主题:打开试飞包线,加快试飞进度,ARJ21项目进入了“试飞深水区”。
“最初规划了1200多架次,计划用36个月来完成试飞取证,但到2014年获得适航证的时候,ARJ21-700飞机已经飞了2942架次,5258飞行小时,用了6年时间,远远超出了我们最初的规划,这说明我们对技术成熟度把握得并不好。”中国商飞支线项目部杨艳红制定了第一份“ARJ21-700飞机科目制约关系图”,她说:“当时,别说掌握民机试飞规律,就连很多试飞科目间的内在关系和逻辑顺序都要求我们自己去摸索,没有可以借鉴的经验,而国外对这些技术实质上也是封锁的。”
国外商用飞机试飞首先会突破颤振与失速,代表着左右边界的两个高风险试飞科目,从而打开试飞包线。“而我们当时试飞包线就是打不开,很多科目受此影响都无法如期开展,而飞机的构型也总是无法冻结。”中国商飞支线项目部副部长白永宽介绍说:“所有这些都说明我们对试飞阶段的划分、每个阶段的技术成熟度和试飞规律的把握都不够。”
在ARJ21-700飞机之前,我国并没有专业的民机试飞机构,也缺乏成熟的民机试飞组织模式与管理模式,所有的经验都来自于军机试飞,就连局方的首支试飞员团队也是在这样的一个过程中建立起来的。但是,军机试飞与商用飞机的试飞又截然不同,无论是验证方法、验证程序还是角色分工上都有很大差别。
“例如,民机的失速试飞,需要寻找飞机经济性与安全性的最佳平衡点,而军机的失速试飞,则更注重安全性。”ARJ21-700飞机副总设计师赵克良说:“受国外供应商的影响,ARJ21-700先后进行了4轮失速试飞,用了8220次失速来寻找安全性和经济性的最佳平衡点,所以,民机试飞对精度要求更高。”
“事实上,寻找这个平衡点是很难的,气动性设计好的飞机,飞机的性能与操纵稳定性之间达成平衡的范围较宽,很容易做到兼顾飞机的经济性和安全性,如果范围窄,则需要优化失速保护系统的各项指标或性能,例如,推杆速率、推杆行程和系统延迟时间等,以便在满足安全的同时提升飞机的性能,以便保证满足飞机的经济性指标,不然ARJ21飞机会失去市场竞争力。”上海飞机设计研究院操稳专业付琳解释说,“这不仅是对我们飞机设计师的考验,也是对试飞员的考验,在ARJ21-700飞机之前,我们从来就没在这样的领域走得如此深远。”
“80%的科目要飞2轮,申请人飞一轮以表明条款符合性,局方再飞一轮做验证与确认,还有大量属于填补国内空白的科目要飞3轮,甚至4轮。感觉飞机每天都在飞,但是总的试飞任务量却在持续不断的增加。”上海飞机设计研究院田海玲说:“而在所有的这些矛盾中,如何取得局方的信任显得至关重要。”
“由于缺乏按照CCAR25部适航条款验证民机的技术储备,大量的试验与试飞在国内都属首次进行,有些甚至是国际首次。”上海飞机设计研究院支线项目部部长王飞介绍说:“与世界知名的飞机制造商相比,作为没有型号研制经验的申请人,ARJ21项目面临着缺少工程经验数据所带来的挑战,我们不得已做更多的试验来积累工程数据,来取得局方的信任。”
ARJ21-700静力试验共计28项,其中全机工况5项,而4项全部都做到了极限载荷。全世界没有一点一架飞机在全机静力试验中,所有的工况全部做到了极限载荷,也没有哪一架飞机像ARJ21-700飞机02架静力试验机这样,承担了如此繁重而严酷的试验任务。
“这是我们的第一个项目,因为缺少数据积累,CAAC要求最好全部做到极限载荷试验,以验证我们的计算与分析能力。”ARJ21-700飞机副总设计师朱广荣解释说:“事实上,这给试验规划带来了极大的难处,我们只有一架静力试验机,却要完成4项全机极限载荷试验,所以,我们一定要对试验的情况充分判断,合理地安排试验的次序,才可能正真的保证这一架静力试验机能将所有的极限载荷试验全部承担下来。”
事实上,按照适航条款的要求来验证一架飞机是异常艰难的,挑战不仅仅来自这些试飞技术、验证方法与审定程序上,就连那些用于模拟极端气象条件的大型试验室我们的祖国也没有,而在欧美国家,不仅有麦金勒气候实验室,能够产生各种各样的气候环境,可以在极端条件下进行系统试验,温度从-76.1℃到76.7℃,保证暴露于恶劣环境中的复杂系统达到最大的可靠性和工作上的能力,也有一些小型而专业化的技术公司普遍服务于飞机制造商。
在ARJ21项目中有一组数据,虽然很多试验试飞科目都是以差距的形式体现,但是最终颠覆的则是理念。
发动机进气道溅水试验:波音公司用4个小时完成试验;ARJ21-700飞机用了9天的时间;自然结冰试飞:巴航工业ERJ190飞机仅用7天的时间;波音777飞机用了17个月的时间;ARJ21-700飞机用了4年时间;进入TIA(型号核准书)的时间:波音787飞机用4个月获得TIA(2009年12月?2010年4月);ARJ21-700飞机用了4年获得TIA。
“某种程度上,这不仅是对ARJ21-700飞机的一次大考,也是对中国局方适航审定能力的一次检验。”罗荣怀说,“好在,我们共同走出了‘试飞深水区’。”
隋明光说:“虽然,我们还不知道ARJ21飞机飞向世界究竟还有多远,但不管怎样,我们与中国商飞都做好了起飞的准备。”
2015年11月8日,在经过13个月的培训与测试后,中国商飞上海飞机客户服务有限公司总经理徐庆宏向参加ARJ21-700飞机T5测试的飞行员颁发了训练合格证,这在某种程度上预示着ARJ21-700飞机终于拥有了全球首批获得执照的航线月,中国民航局飞标司航空器评审处(AEG)组织的ARJ21-700飞机驾驶员型别等级测试(T5测试)暂时中止了,这为ARJ21-700飞机的交付运营蒙上了一层阴影。
“T5测试是ARJ21-700飞机在运营前一定得完成的测试,通过这项测试确定ARJ21-700飞机的型别等级,培训首批驾驶ARJ21-700飞机的航线飞行员。”韦达介绍说,“虽然在进行理论培训后,飞行员普遍反映的都是例如驾驶舱告警不合理、信息定义的等级不准确这类人机界面的问题,但是体现的却是申请人没有在飞机设计的过程中将工程的思维转化为商业的思维。”
获得型号合格证代表了ARJ21飞机的安全性,但是安全的飞机并不意味着是适合航线运营的,这里面最大的差距是如何满足运营的要求。ARJ21-700飞机设计师赵春玲介绍说,“但是在当时,我们并不能完全理解这个概念,理解飞行员的需求,在经过了长达13个月的设计优化之后,我们强化了驾驶舱设计理念对具体设计的指导和统领,完善了用理念指导设计、再用设计符合理念的闭环控制流程。”
成熟的飞机制造商大多数都会拥有两支飞行员队伍,一支是探索航空器性能的试飞员队伍,他们要用工程的语言向飞机设计师描述航空器在空中的表现。而另外一支是作为飞机设计师与航空公司桥梁的技术飞行员队伍,他们与试飞员恰恰相反,是要将工程的语言转化为飞行员与航空公司运营的语言。
佟宇是中国商飞客服中心的首位技术飞行员:“只有当这两支飞行员团队都建立起来的时候,才意味着申请人具备了民机研制的完整体系与实践经验。”
在与参加ARJ21-700飞机T5测试的航线个月后,上海飞机设计研究院性能操稳专业飞机设计师付琳对10-9有了新的认识:“工程上,10-9意味着‘极不可能事件’,而在飞行员眼中则普遍没有‘小概率事件’,飞行过程中只要发生失效,对于机组与乘客来说就等于1,是生死大事!作为飞机设计师,10-9决不是冷冰冰的理论数据,它是科技与生命,是设计与安全的体现!”
“在所有的改变中,唯有观念的改变是最漫长而又痛苦的。”佟宇说,“但是,一旦飞机设计师们真正意识到商业成功先从赢得客户开始,他们处理问题的能力与速度同样是令人印象非常深刻的。”
早在ARJ21-700飞机开始画第一条线的时候,时任原中航商飞公司CEO汤小平就提出“对市场的特殊理解,对客户的特殊关注”。这个理念也始终被看作是ARJ21项目成功的关键所在。
当时,汤小平已经是位60岁的老人,经历过中国商用飞机发展过程中的所有痛苦,“中国始终没有一个能够真正进入市场之间的竞争的飞机项目,而最令我痛苦的是来自于国内航空公司,乃至国际市场对中国飞机制造商能力的不信任。”
长久以来,这种不信任造成了中国航空公司与中国飞机制造商之间情感的割裂。在很多航空业内人士眼中,成都航空与ARJ21飞机的联姻更多是出于企业重组的需求,但在成都航空总经理隋明光看来,选择成为国产民机首家用户的意义在于参与民机战略上的合作。
正如当年泛美航空创造了波音747飞机不朽的传奇一样,一个好的航空公司会推动一架经典飞机的诞生与发展,成都航空也将促成ARJ21系列飞机深刻的变化。隋明光说:“虽然,我们还不知道ARJ21飞机飞向世界究竟还有多远,但不管怎样,我们与中国商飞都做好了起飞的准备。”
2008~2014年,中国民航净增运输飞机1231架,而其中,国产民机的市场占有率仅有1%。
2014年,美国著名智库兰德公司发布了一份题为《中国航空政策对其商用航空制造业的影响》的评估报告,报告中指出,美欧至少应该采取以下措施以确保在商用航空领域的竞争力:
美国政府应该与欧洲开展双边谈判,阻止空客和波音公司继续将采购中国制造的零部件作为一项市场之间的竞争工具;促使与中国开展业务合作的国内公司自愿报告对中国的投资政策是否受到中国产业政策的影响,并提交影响程度说明;继续在双边论坛和世界贸易组织上向中国施压,以使其放弃推动特定产业高质量发展的产业政策;监控C919后继机型的发展,并迅速通过WTO和双边会谈,回应中国政府所采取的补贴和其他支持其进入外国市场的措施。
兰德公司还在报告中奉劝中国政府应该仔细评估其当前支持商用航空制造业的政策,放弃对“国家队”的支持,将精力放在建立公平、友好的商业环境上,以获得更大的政府投资收益。
显然,中国在商用飞机领域的发展和展现出的竞争力已经对欧美飞机制造商产生了威胁,虽然兰德公司的研究人员不愿意承认,但是中国现行的民机产业政策无疑有效地推动了产业的发展。
或许,工业的魅力就在其复杂性,相信在很长一段时间,“飞机订单”仍然是拉动中美、中欧关系的重要筹码,在这种情况下,获得中国民机的“1”席之地艰难程度可想而知。除了工业基础、核心技术、管理上的水准、国家意志,我们更需要找到“中国民机产业”突围与崛起的模式,这种复杂性考验着国家的智慧,也考验着民机从业者的耐心。
11月11日上午,由日本三菱飞机公司设计生产的MRJ支线次推迟之后,在名古屋机场成功首飞。11月28日,ARJ21-700飞机正式交付成都航空公司,针对支线航空市场的竞争一下子热闹起来。
当年,在空客公司开拓台湾市场的时候,因为台湾前瞻性地预见到,空客的售后服务理念会对台湾的维修工程人员能力带来影响,所以,进行了很久的。“但是,因为空客飞机在技术先进性和技术保障服务上,的确是太具有竞争优势,终究是叩开了台湾的市场大门。”成都航空公司飞机结构工程师孟黎清表示:“ARJ21-700飞机要想获得航空公司对国产民机品牌的忠诚度,还有非常长的路要去探索,而打造精品产品的文化恰恰是国产民机赖以生存与发展的核心,也是航空公司对产品信任的来源。”
“改变,从ARJ21-700开始。”赵越让说:“这既是我们自身的改变,也是对商用飞机市场的改变,毕竟比赛才起步!”